Ghep Kenh

3-8 Ghép Kênh Phân Chia Thời Gian Định nghĩa : ghép kênh phân chia theo thời gian(TDM) là xen kẽ thời gian giữa các mẫu đến từ một vài nguồn sao cho tin tức từ các nguồn này có thể được truyền đi một cách tuần tự trên một kênh thông tin đơn. Hình 3-39 minh họa khái niệm TDM khi áp dụng cho 3 nguồn tương tự được ghép kênh trên một hệ thống PCM. Để tiện lợi.Lấy mẫu tự nhiên được sử dụng cùng với dạng sóng PAM TDM được chọn qua cửa tương ứng.Trong khi thực hành,một mạch điện tử được dùng làm bộ chuyển mạch(Bộ lấy mẫu).Trong ví dụ này, độ rộng xung của tín hiệu PAM TDM là Ts/3 = 1/(3fs),và độ rộng xung của tín hiệu PCM TDM là Ts/(3n),trong đó n là số bit dùng trong từ PCM.Ở đây fs = 1/Ts biểu thị tần số quay của bộ chuyển mạch,và fs thỏa mãn Tiêu chuẩn Nyquist đối với nguồn tương tự có dải thông lớn nhất.Trong một vài ứng dụng mà ở đó dải thông của các nguồn khác nhau rõ rệt thì các nguồn có dải thông lớn hơn sẽ được nối tới một số vị trí chuyển mạch trên bộ lấy mẫu sao cho chúng sẽ được lấy mẫu thường xuyên hơn so với các nguồn có dải thông nhỏ hơn. Tại máy thu bộ chuyển mạch ngược(bộ lấy mẫu) phải được đồng bộ với dạng sóng vào sao cho các mẫu PAM tương ứng nguồn 1 , ví dụ , sẽ xuất hiện trên đầu ra kênh 1. Đây gọi là đồng bộ khung.Các bộ lọc thông thấp được dùng để tạo lại các tín hiệu tương tự từ các mẫu PAM.ISI sinh ra trong quá trình do việc lọc kênh truyền thông không tốt sẽ làm cho các mẫu PCM của một kênh thông tin xuẩt hiện trên một kênh khác,cho dù sự đồng bộ bit và khung hoàn hảo vẫn được duy trì.Việc tín hiệu của một kênh truyền này chui vào một kênh truyền khác gọi là sự xuyên âm(crosstalk).

***.Đồng bộ khung Đồng bộ khung(Frame synchronization)cần tại máy thu TDM để cho dữ liệu ghép kênh thu được co thể sắp xếp và được dẫn tới kênh truyền đầu ra thích hợp.Có thể cung cấp tín hiệu đồng bộ khung (frame sync) cho mạch phân kênh (demux-demutiplexer) của máy thu hoặc bằng cách gửi đi một tín hiệu frame sync từ máy phát trên một kênh truyền riêng hoặc rút ra frame Sync từ chính tín hiệu TDM.Bởi vì việc cài đặt theo cách đầu tiên đã rõ ràng nên chúng ta sẽ tập trung vào việc cài đặt cách sau.Ngoài ra,cách sau thường kinh tế hơn vì một kênh truyền đồng bộ riêng là không cần thiểt.Như minh họa trong H.3-40 , tín hiệu đồng bộ khung có thể được ghép kênh cùng với các tin tức trong một hệ thống TDM N kênh truyền bằng cách truyền đi một từ đồng bộ K-bit tại đầu mỗi khung.Như hình minh họa trong H.3-41, tín hiệu đồng khung được khôi phục từ tín hiệu TDM bị sai lệch bằng cách sử dụng một mạch đồng bộ khung,nó tương quan chéo tín hiệu TDM tái tạo với từ đồng bộ đơn nhất mong đợi s= (s 1,s2,s3,…,sk). được xác định bằng các hệ số khuếch đại rẽ ngang s1,s2,s3,…sk .Ở đây cho rằng các bit của từ đồng bộ s k trong một dạng cực(±1).Bit hiện tại của tín hiệu TDM tái tạo đươc đua vào tầng thứ nhất của thanh ghi dịch rồi sau đó được dịch sang tầng tiếp theo ở xung đồng hồ tiếp theo sao cho K-bit mới nhất luôn luôn được lưu trữ trong thanh ghi dịch.Nội dung của thanh ghi dịch được nhân với các hệ số khuếch đại rẽ ngang tương ứng với các bit(±1) của từ đồng bộ.Các tích này được cộng đại số với nhau rôir đưa tới đầu vào bộ so sánh.Khi từ đồng bộ K-bit đơn nhất xuất hiện trong chuỗi dữ liệu và được đồng chỉnh hoàn toàn vào trong thanh ghi dịch sao cho s1 ở trong tầng 2,va v.v., thì điện áp tại đầu vào bộ so sánh sẽ là : vc = s12 + s22+ …+ sk2 = K

(3-105)

K là điện áp cực đại có thể có của v cho bất kì chuỗi dữ liệu có thể có nào mà có thể được lưu trữ trong thanh ghi dịch.Hơn nữa, nếu dữ liệu trong thanh ghi dịch không may khác dấu tại một vị trí bất kỳ so với các bit trong từ đồng bộ thì v c = K – 2. Vì vậy, nếu điện áp ngưỡng của bộ so sánh, VT , được thiết lập hơi nhỏ hơn K vôn,ví dụ VT = K – 1 ,thì đầu ra bộ so sánh sẽ ở mức cao chỉ trong khoảng Tb giây khi từ đồng bộ được đồng chỉnh hoàn toàn vào trong thanh ghi dịch,Như vậy bộ đồng bộ khung khôi phục được tín hiệu đồng bộ khung.

Nếu K bit tin tức liên tiếp không may khớp với các bit trong từ đồng bộ thì sẽ xuất hiện các xung đầu ra đồng bộ sai.Vì dữ liệu TDM có khả năng bằng nhau và VT = K - 1 nên xác suất xuất hiện từ đồng bộ sai này là :

Pf = (½)K = 2-K

(3-106)

Trong khi thiết kế bộ đồng bộ khung,phương trình này có thể được dùng để xác định số bit, K ,cần trong từ đồng bộ sao cho xác suất khóa sai thỏa mãn các yêu cầu kĩ thuật . Hoặc chúng ta có thể sử dụng các kĩ thuật đặc biệt hơn chẳng hạn như các cửa sổ góc mở (aperture windows) có thể được sử dụng để loại bỏ các xung khóa sai . Các từ tin tức cũng có thể được mã hóa để không cho phép chúng có các chuỗi bit giống từ đồng bộ đơn nhất . Vì đầu vào bộ so sánh ,vc , là sự tương quan chéo giữa từ đồng bộ với từ K-bit truyền qua đươc lưu trữ trong thanh ghi dịch nên từ đồng bộ cần được chọn sao cho hàm tương quan của nó, Rs(k) , có các thuộc tính mong muốn : Rs(0) = 1 và Rs(k) ≈ 0 với k # 0 . Các mã PN hầu như lý tưởng về mặt này . Ví dụ , nếu Pf = 4 ×10-5 là xác suất đồng bộ sai cho phép thì từ (3-106) ta có một từ đồng bộ yêu cầu là (K = 15)-bit . Do đó , một thanh ghi dịch 15 tầng cần cho bộ đồng bộ khung trong máy thu . Từ đồng bộ PN 15 bit có thể tạo ra tại máy phát bằng một thanh ghi dịch 4 tầng .

***.Các đường đồng bộ và không đồng bộ Đối với đồng bộ bit , các hệ thống truyền dẫn dữ liệu nối tiếp đồng bộ hoặc không đồng bộ . Trong hệ thống đồng bộ , mỗi thiết bị được thiết kế sao cho đồng hồ bên trong của nó tương đối ổn định trong một khoảng thời gian dài , và nó được đồng bộ với một

đồng hồ chủ của hệ thống . Mỗi bit dữ liệu được định thời trong sự đồng bộ yêu cầu một mức đồng bộ cao hơn để cho phép máy thu xác định được điểm đầu và cuối của các khối dữ liệu . Việc này được thực hiện bằng cách sử dụng đồng bộ khung như đã thảo luận trước đây . Trong các hệ thống không đồng bộ , việc đồng bộ chính xác với các bit bên trong mỗi kí tự (hoặc từ ). Đây còn được gọi là tín hiệu start - stop bởi vì mỗi kí tự có một “bit start” để khởi động đồng hồ máy thu và gồm có một hoặc hai “ bit stop” để tắt đồng hồ máy thu . Thông thường , hai bit stop được sử dụng với các thiết bị đầu cuối có tốc độ tín hiệu nhỏ hơn 300bit/s, và một bit stop được sử dụng nếu R > 300bit/s . Vì vậy , với các đường không đồng bộ , đồng hồ máy thu được khởi dộng không tuần hoàn và không yêu cầu đồng bộ với đồng hồ chủ . Điều này là lý tưởng với các thiết bị đầu cuối bàn phím , ở đây người ta gõ với tốc độ không đều và tốc độ đầu chậm hơn nhiều tốc độ của hệ thống thông tin dữ liệu .Các thiết bị đầu cuối không đồng bộ này thường sử dụng mã ASCII 7bit và kí tự đầy đủ gồm có một bit start ,7- bit mã ASCII, một bit chẵn lẻ , và một bit stop (R≥300bit/s). Điều này cho chiều dài tổng cộng của kí tự là 10 bit . Trong TDM không đồng bộ , các nguồn khác nhau được ghép kênh trên cơ sở xen kẽ kí tự (từng kí tự một ) thay vì xen kẽ từng bit một . Hệ thống truyền đồng bộ hiệu suất hơn bởi vì nó không yêu cầu các bit start và stop .Tuy nhiên chế độ truyền đồng bộ yêu cầu tín hiệu đồng hồ đựơc truyền đi cùng với dữ liệu và máy thu đồng bộ với tín hiệu đồng hồ này . Các TDM “thông minh” có thể được sử dụng để tập trung dữ liệu đến từ nhiều thiết bị đầu cuối hoặc các nguồn khác nhau.Chúng có khả năng cung cấp tốc độ, mã và sự chuyển đổi giao thức.Tại đầu vào một máy tính lớn, các thiết bị này được gọi là các bộ xử lí đầu vào.Phần cứng trong TDM thông minh gồm các bộ vi xử lí hay các máy tính mini.Thông thường,chúng nối tới các đường dữ liệu đầu vào mà hiện tại có dữ liệu và ngay lập tức ngắt kết nối với các đường hiện tại mà không có dữ liệu.Ví dụ , người ta sử dụng một đầu cuối bàn phím bị ngắt kết nối trong khi anh ta hoặc cô ta đang nghĩ( mặc dù đối với người sử dụng nó không cho biết là ngắt kết nối) nhưng được kết nối khi từng kí tự hoặc khối dữ liệu được gửi đi.Vì thế tốc độ dữ liệu đầu ra của bộ ghép kênh nhỏ hơn rất nhiều tổng dung lượng của các đường đầu vào.Kĩ thuật này được gọi là sự ghép kênh thống kê; nó cho phép nhiều đầu cuối được nối trên đường tới hệ thống. Các bộ ghép kênh cũng có thể được phân thành 3 kiểu phổ biến : kiểu TDM thứ nhất gồm có các bộ ghép kênh mà nối tới các đường đồng bộ.Kiểu TDM thứ hai gồm có các bộ ghép kênh mà nối tới các đường cận đồng bộ(quasi-synchronous).Trong trường hợp này,các đồng hồ riêng của các nguồn dữ liệu đầu vào hoàn toàn không được đồng bộ về tần số.Do vậy, sẽ có một chút thay đổi về các tốc độ bit giữa dữ liệu đến từ các nguồn khác nhau.Ngoài ra ,trong một số ứng dụng các tốc độ của các luồng dữ liệu đầu vào không liên hệ với nhau bằng một số hợp lí.Trong các trường hợp này ,tín hiệu đầu ra TDM sẽ phải được định thời tại một tốc độ lớn hơn giá trị danh nghĩa để điều tiết các đầu vào không đồng bộ đó.Khi không có sẵn một bit đầu vào mới tại thời điểm định thời của bộ ghép kênh(do không đồng bộ), các bit chèn thêm(stuff bit), chúng là các bit giả , được chèn vào luồng dữ liệu đầu ra TDM. Điều này được minh họa bằng bộ ghép kênh xen kẽ bit trong H 3-42.Các bit chèn thêm có thể là các số nhị phân 1, 0 , hay một mẫu luân phiên nào đó, tùy thuộc vào sự lựa chọn của người thiết kế hệ thống.Kiểu TDM thứ ba gồm có các bộ ghép kênh làm việc với các nguồn không đồng bộ và tạo ra một đầu ra không đồng bộ tốc độ cao(không yêu cầu các bit chèn thêm) hoặc đầu ra đồng bộ tốc độ cao(yêu cầu các bit chèn thêm).